将鼠标悬停在 GLSL 高亮网格上

GLSL highlight mesh on mouse over

本文关键字：高亮 网格 GLSL 鼠标 悬停      更新时间：2023-10-16

我正在为我的opengl项目开发光线投射器，我希望能够突出显示我悬停在网格上的部分。

我使用以下命令从鼠标位置获取方向矢量：

glm::vec3 Engine::Physics::RayCast::ViewToWorldSpace(glm::vec2 screenPos, 
float depth, glm::mat4 projection, glm::mat4 view, graphics::Window* window)
{
//Screen to Normalised Device Coordinates
float x = (2.0f * screenPos.x) / window->getWidth() - 1.0f;
float y = 1.0f - (2.0f * screenPos.y) / window->getHeight();
float z = 1.0f;
glm::vec3 ray_nds = glm::vec3(x, y, z);
//Normalised Device Coordinates to 4d Homogeneous Clip Coordinates
glm::vec4 ray_clip = glm::vec4(ray_nds.x, ray_nds.y, -1.0, 1.0);
//4d Homogeneous Clip Coordinates to Eye (Camera) Coordinates
glm::vec4 ray_eye = glm::inverse(projection) * ray_clip;
ray_eye = glm::vec4(ray_eye.x, ray_eye.y, -1.0, 0.0);
//Eye (Camera) Coordinates to 4d World Coordinates
glm::vec3 ray_wor = glm::inverse(view) * ray_eye;
ray_wor = glm::normalize(ray_wor);
return ray_wor;
}

然后，我想检查我是否指向网格的一部分，因此我将相机位置和此方向矢量传递给这些着色器。

顶点

#version 410
layout (location = 0) in vec3 vertex_position;
layout (location = 2) in vec2 VertexUV;
uniform mat4 P;
uniform mat4 V = mat4(1.0);
uniform mat4 M = mat4(1.0);
out vec2 uv;
out vec4 position;
uniform vec3 cam_pos;
out vec3 cameraPos;
uniform vec3 ray_dir;
out vec3 rayDir;
void main () {
rayDir = vec3(M * vec4(ray_dir,1.0));
cameraPos = vec3(V * M * vec4(cam_pos,1.0)); 
gl_Position = P * V * M * vec4(vertex_position, 1);
position = V * M * vec4(vertex_position, 1.0);
uv = VertexUV;
}

碎片

#version 410
out vec4 fragment_colour; // final colour of surface
in vec4 position;
in vec2 uv;
uniform vec3 light_pos;
uniform vec3 light_ambient;
uniform sampler2D texture2D;
in vec3 cameraPos;
in vec3 rayDir;
void main () {
vec4 test = vec4(0, 0, 0, 0);
vec3 vDir = normalize(position.xyz - cameraPos);
float cosAngle = dot(vDir, rayDir);
float angle = degrees(acos(cosAngle));
if(angle < 5)
{
test = vec4(1, 0, 0, 1);
}

float intensity = (1.0 / length(position.xyz - light_pos))+0.25;
intensity = clamp(intensity, 0, 1);
vec4 ambient = vec4(light_ambient, 1);
fragment_colour = ((vec4(texture(texture2D, uv).rgb, 1.0) * intensity) * 
ambient)+test;
}

目前，我有时可以在某些相机旋转时看到高光部分(相机围绕模型旋转)，但只有当相机直接朝下 -Z 轴时，它才会真正跟随鼠标。知道我做错了什么吗？

这是它在相机对齐的情况下工作的 gif，但请记住，如果相机移动，它会中断。

以正确的相机角度工作

在渲染中，场景的每个网格通常由模型矩阵、视图矩阵和投影矩阵转换。

  • 投影矩阵：
    投影矩阵描述从场景的 3D 点到视口的 2D 点的映射。

    • 视图

  • 矩阵：
    视图矩阵描述查看场景的方向和位置。视图矩阵从狼空间转换为视图(眼睛)空间。

    • 模型矩阵

  • ：
    模型矩阵定义场景中网格的位置、位置和相对大小。模型矩阵将顶点位置从网格转换为世界空间。


您决定使用视图空间坐标在片段着色器中执行操作。

在片段着色器中，顶点位置 (position) 位于视图空间中，因为您在顶点着色器中对其进行了转换。模型的顶点通过矩阵M转换为世界空间，并通过矩阵V从世界空间转换为视图空间：

position = V * M * vec4(vertex_position, 1.0);


但是，相机的位置坐标(cam_pos)是世界空间坐标。这意味着您必须仅通过视图矩阵V来转换它。

cameraPos = vec3( V * vec4(cam_pos, 1.0) );

注意，此操作的结果始终是vec3(0.0, 0.0, 0.0)，因为相机的视图空间位置是视图空间的原点。眼睛位置定义了视图空间系统(矩阵)的原点：

cameraPos = vec3( 0.0, 0.0, 0.0 );


此外，rayDir是方向向量而不是点。这意味着您无法通过 4*4 矩阵对其进行转换，因为您不想将矩阵的翻译部分应用于它。通常，在变换方向向量时，您必须使用 4*4 矩阵左上角 3*3 的转置逆。但由于视图矩阵是正交矩阵，因此使用左上角的 3*3 就足够了。
rayDir是世界空间中的一个方向，因此您必须仅通过视图矩阵V对其进行转换。

rayDir = mat3(V) * ray_dir;

请注意，如果省略光线从视图空间到世界空间的转换，则在函数Engine::Physics::RayCast::ViewToWorldSpace中：

// glm::vec3 ray_wor = glm::inverse(view) * ray_eye; // skip this
ray_eye = glm::normalize(ray_eye);
return ray_eye;

然后，您也可以省略顶点着色器中的向后转换：

rayDir = ray_dir;
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